O equipamento vertical é usado em todos os tipos de ambientes industriais e comerciais onde as cargas precisam subir, descer ou permanecer no lugar. Elevadores de materiais, elevadores de armazém, plataformas elevatórias, monta-cargas, equipamentos de palco, elevadores de serviço e sistemas semelhantes dependem de motores para criar o movimento necessário à máquina.
Mas a potência do motor é apenas uma parte da configuração. Uma máquina vertical também precisa controlar a carga quando o motor para, especialmente quando algo está suspenso acima do solo. É aí que entra em ação um sistema de freio.
Para fabricantes, integradores de sistemas, distribuidores e compradores OEM, a conexão entre freios e Motores de elevação vale a pena olhar de perto. O motor cria a rotação, enquanto o freio ajuda a parar ou manter esse movimento quando necessário.
À medida que os equipamentos de elevação se tornam mais automatizados e compactos, as combinações de motor e freio estão se tornando mais comuns. Ainda assim, os requisitos de freio não são os mesmos para todas as máquinas. Carga, mecanismo de elevação, ciclo operacional e requisitos de segurança aplicáveis precisam ser considerados.
Um transportador horizontal geralmente não lida com a gravidade da mesma maneira que uma máquina de elevação. Com equipamentos verticais, a gravidade sempre atua sobre a carga.
Assim que o motor para de produzir torque, uma carga suspensa pode devolver a força à transmissão. Dependendo do projeto, o resultado pode ser um abaixamento indesejado, reversão ou movimento gradual.
Um freio fornece resistência ou força de retenção quando o inversor não está mais movendo ativamente a carga.
Dependendo da máquina, o freio pode ser utilizado para:
O freio não deve ser visto como uma parte separada e isolada. Seu desempenho está conectado à caixa de engrenagens, tambor, polia, parafuso, corrente, acoplamento e sistema de controle ao seu redor.
Um projeto comum coloca um freio eletromagnético no eixo do motor ou próximo a ele.
Com um freio típico aplicado por mola e liberado eletricamente, as molas criam a força de fixação quando a energia elétrica é removida. Quando o freio recebe o sinal elétrico correto, o mecanismo eletromagnético o libera e permite que o eixo do motor gire.
A sequência operacional básica é bastante simples:
Potência disponível → freio liberado → motor funciona
Energia removida → freio aplicado → eixo é retido ou parado
É claro que produtos reais podem ser mais complicados. O torque do freio, a tensão de liberação, o tempo de resposta, o método de montagem e outras especificações podem variar entre as configurações do motor.
Uma coisa que os compradores não devem ignorar é o torque do freio. Ele precisa ser selecionado com base na carga real e no arranjo de transmissão. A potência do motor por si só não indica qual freio é necessário.
O torque do freio é uma das principais especificações a serem verificadas ao selecionar um motor para equipamento vertical.
O valor requerido depende de como a máquina é construída. A redução da engrenagem, o diâmetro do tambor, a disposição das polias, o mecanismo de parafuso e a eficiência mecânica podem alterar o torque que atinge o freio.
Um cálculo básico pode dar uma ideia inicial do torque resistente criado pela carga. A partir daí, o projetista precisa considerar as condições reais da máquina, incluindo aceleração, desaceleração, alterações de atrito e os fatores de segurança exigidos para o equipamento.
Portanto, dizer “o motor tem potência nominal de X kW” não é suficiente para selecionar o freio.
| Fator | Efeito na seleção do freio |
|---|---|
| Carregar massa | Influencia o torque de retenção necessário |
| Redução de engrenagem | Altera o torque visto em diferentes eixos |
| Diâmetro do tambor ou polia | Afeta o torque de elevação |
| Eficiência mecânica | Altera a demanda real de torque |
| Aceleração/desaceleração | Afeta as condições de frenagem dinâmica |
| Ciclo de trabalho | Influencia o aquecimento e o desgaste |
| Frequência de parada | Afeta a vida útil do freio |
| Ângulo de instalação | Pode afetar a carga mecânica em alguns sistemas |
Esses fatores devem ser verificados em relação ao projeto real da máquina, em vez de depender apenas de uma especificação geral do motor.
É útil separar duas tarefas que um freio pode ter que realizar: segurar e parar.
Em uma máquina, o freio pode reter principalmente uma carga estacionária após o motor já ter parado. Em outro caso, também pode ser necessário interromper a movimentação do equipamento dentro de um determinado tempo ou distância.
Essas duas situações impõem exigências diferentes ao freio.
Por exemplo, se o controlador do motor controlar a maior parte da desaceleração e o freio for acionado quando o eixo estiver quase parado, o freio poderá sofrer relativamente pouco trabalho de frenagem dinâmica.
Um freio que é usado repetidamente para parar uma carga em movimento é uma história diferente. Mais energia de frenagem significa mais calor e geralmente mais desgaste do material de fricção.
Para os projetistas de equipamentos, entender qual trabalho o freio realmente precisa realizar facilita a seleção da configuração e do método de controle corretos.
Muitos sistemas de elevação modernos utilizam acionamentos de velocidade variável ou outros controladores eletrônicos de motor.
O controlador pode gerenciar a velocidade e a desaceleração do motor, enquanto o freio mecânico fornece a força de retenção. Acertar o sincronismo entre essas duas peças pode fazer uma diferença notável no comportamento da máquina.
Por exemplo, o controlador pode desacelerar o motor primeiro e depois aplicar o freio quando o eixo estiver próximo da velocidade zero. A sequência exata depende da máquina e da sua arquitetura de controle.
O tempo é importante aqui. Se o freio for acionado muito cedo, poderá adicionar estresse mecânico desnecessário. Se engatar demasiado tarde, a carga poderá deslocar-se mais longe do que o esperado.
Para projetos OEM, o fornecedor do motor e o projetista do sistema de controle devem concordar com o tempo de liberação do freio, a tensão da bobina, os sinais de controle e quaisquer requisitos de feedback antes da configuração final ser selecionada.
Colocar o freio junto com o motor pode reduzir o número de componentes separados em torno do sistema de acionamento.
Isso pode ser útil quando o espaço da máquina é apertado. Em vez de encontrar espaço para várias peças separadas, o fabricante poderá usar um conjunto de acionamento integrado.
Uma configuração integrada de fábrica pode incluir:
Isto não significa que uma unidade integrada seja automaticamente adequada para cada máquina. O acesso para manutenção, a dissipação de calor, o espaço de montagem e a compatibilidade com a estrutura da máquina ainda precisam ser verificados.
Para compradores B2B, é melhor revisar a montagem completa do motor e freio. Selecionar o motor e o freio separadamente sem verificar suas interfaces mecânicas e elétricas pode criar problemas posteriormente durante a instalação.
O tempo de resposta do freio pode se tornar importante quando o equipamento vertical é automatizado.
Geralmente há um pequeno atraso entre um sinal de controle elétrico e o ponto em que o freio realmente é liberado ou acionado. O atraso pode depender da construção do freio, das características da bobina, do entreferro, dos materiais de fricção, da temperatura e de outros fatores.
Em um elevador básico operado manualmente, uma pequena diferença de tempo pode não causar muitos problemas. Em uma máquina automatizada que para repetidamente em posições fixas, isso pode ser mais perceptível.
É por isso que testar o motor e o freio com o controlador real e a carga mecânica é útil. Uma folha de especificações pode fornecer os números básicos, mas o comportamento real da máquina ainda precisa ser verificado.
Os freios são peças mecânicas, por isso se desgastam com o tempo. A rapidez com que isso acontece depende do número de operações, energia de frenagem, carga, velocidade, ambiente e manutenção.
Um pequeno elevador que funciona várias vezes ao dia obviamente não impõe a mesma exigência aos freios que um sistema de elevação de armazém que inicia e para durante um turno de trabalho.
Para aplicações com operação frequente, os compradores devem perguntar sobre:
Um freio que funciona bem para frenagens ocasionais pode não ser adequado para frenagens dinâmicas repetidas em velocidades mais altas. O padrão operacional precisa fazer parte do processo de seleção.
Os equipamentos verticais nem sempre são instalados em uma fábrica interna limpa. Poeira, umidade, mudanças de temperatura e produtos químicos podem afetar os componentes do motor e do freio.
Um armazém seco e uma instalação industrial úmida não impõem as mesmas exigências a uma caixa de freio ou a seus materiais.
A temperatura também merece atenção. Durante longos períodos de operação, o motor e o freio podem acumular calor. Temperaturas mais altas podem afetar peças elétricas, isolamento, lubrificantes e materiais de fricção.
Ao fazer o pedido Motores de elevação para um projeto OEM, os compradores devem informar ao fabricante onde e como o motor será usado. Uma configuração padrão pode funcionar em um ambiente, mas precisar de alterações em outro.
Um freio mecânico pode ser uma parte importante de um sistema de elevação vertical, mas não deve ser tratado automaticamente como o único dispositivo de segurança.
A configuração de segurança necessária depende do tipo de equipamento e das normas ou regulamentos aplicáveis. Chaves limitadoras, proteção contra sobrecarga, restrições mecânicas, intertravamentos de controle, proteção contra sobrevelocidade e outros dispositivos também podem estar envolvidos.
Uma parada de emergência, por exemplo, pode envolver o controlador, o acionamento do motor, o freio e componentes de segurança adicionais. Todos eles precisam trabalhar juntos conforme pretendido.
Por causa disso, os fabricantes não devem dimensionar um freio apenas a partir da classificação de carga nominal. A função de segurança necessária, os possíveis modos de falha e o comportamento de parada precisam ser considerados durante o projeto e validação da máquina.
Ao adquirir motores para máquinas verticais, algumas perguntas específicas podem tornar as discussões com fornecedores muito mais úteis.
| Pergunta do comprador | Por que é importante |
|---|---|
| Que tipo de freio é usado? | Confirma o princípio de funcionamento |
| Qual é o torque nominal do freio? | Ajuda a combinar o freio com o mecanismo |
| O freio é aplicado por mola ou outro design? | Afeta o comportamento de controle |
| Qual é a tensão de liberação do freio? | Deve corresponder ao sistema de controle |
| Qual é o tempo de resposta? | Relevante para movimento automatizado |
| Qual ciclo de trabalho é suportado? | Ajuda a estimar o desgaste e o aquecimento |
| Quais classificações ambientais estão disponíveis? | Importante para condições de instalação |
| Que manutenção é necessária? | Suporta planejamento do ciclo de vida |
| Um codificador pode ser integrado? | Útil para feedback de posição e velocidade |
| Estão disponíveis opções de montagem ou eixo personalizadas? | Ajuda na integração OEM |
Um fornecedor deve ser capaz de fornecer desenhos técnicos, informações elétricas, dados de desempenho e requisitos de instalação para que o comprador possa verificar se o motor se adapta à máquina.
Para um pedido grande, verificar uma amostra é uma etapa útil, mas não substitui o controle de qualidade da produção.
A fábrica pode definir pontos de inspeção para desempenho do motor, operação do freio, parâmetros elétricos, dimensões e montagem final. Dependendo do equipamento, os testes podem incluir operação sem carga, operação com carga, verificações de liberação do freio, verificações de retenção, monitoramento de temperatura e inspeção de ruído ou vibração.
As condições de teste devem ser escritas de forma clara. Caso contrário, a fábrica e o comprador poderão ter ideias diferentes sobre o que significa “aprovado”.
Para clientes OEM, também vale a pena concordar com os critérios de aceitação antes do início da produção em massa. Isto dá a ambos os lados uma referência comum para inspeção de fábrica e verificações de qualidade de entrada.
As máquinas verticais vêm em muitos formatos diferentes, portanto, uma configuração de freio padrão nem sempre se adapta a todos os projetos.
Dependendo do fabricante, a personalização pode abranger a potência do motor, a relação da caixa de engrenagens, o torque do freio, o tamanho do eixo, o arranjo de montagem, a tensão da bobina, o tipo de conector, a integração do codificador ou o design da caixa.
Isto pode ajudar quando um fabricante de máquinas tem espaço de instalação limitado ou precisa que o motor funcione com um sistema de controle específico.
Mas as alterações devem ser verificadas como um pacote completo. Por exemplo, alterar a relação da caixa de velocidades altera a relação entre velocidade e binário no travão. A alteração do torque do freio também pode afetar o comportamento de parada e a carga mecânica.
Trabalhar diretamente com o fabricante do motor pode facilitar esse processo porque o motor, a caixa de engrenagens e o freio podem ser considerados juntos durante o desenvolvimento.
À medida que o equipamento vertical se torna mais automatizado e o espaço é frequentemente limitado, a integração dos freios está se tornando uma parte prática da seleção de motores de elevação.
Um freio pode ajudar a reter ou parar uma carga quando o motor não a está acionando, mas a especificação real do freio precisa ser adequada à máquina. O torque do freio, o tempo de resposta, o ciclo de trabalho, o ambiente, as características da caixa de câmbio e o tempo do controlador são importantes.
Para compradores B2B, faz sentido considerar o motor, o freio, a transmissão e o sistema de controle como um único pacote de acionamento. A revisão de desenhos, a verificação do torque necessário, o teste de amostras em condições realistas e o acordo sobre os critérios de inspeção de produção podem tornar o processo de fornecimento muito mais fácil de gerenciar.
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